无卤阻燃全水发泡聚氨酯硬质泡沫的研究进展

聚氨酯硬质泡沫塑料是一种综合性能优异的功能材料,应用十分广泛。近年来,随着环保标准与防火要求的提高,与聚氨酯硬质泡沫相关的研究取得了可喜的成果。为了给后续研究提供参考,对比分析了氯氟烃、戊烷等物理发泡剂和全水化学发泡对阻燃的影响,介绍了阻燃聚氨酯硬质泡沫的发展概况,梳理了无卤阻燃聚氨酯硬质泡沫的阻燃机理,综述了阻燃聚氨酯硬质泡沫在重点领域的应用进展情况。

棉纺黑液提取物基聚氨酯泡沫的制备及性能

针对棉纺黑液生物质资源未被高效利用造成资源浪费的问题,本文提出了一种基于棉纺黑液提取物制备聚氨酯泡沫(PUF)的方法。首先采用酸沉法制得原料,再部分替代聚醚多元醇一步发泡法制备棉纺黑液提取物聚氨酯泡沫,并采用红外(FTIR)、光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、热重量分析(TGA)、水平燃烧、降解试验等手段表征棉纺黑液提取物聚氨酯泡沫表面及残炭形貌、热稳定性、阻燃性及可降解性等。结果表明,通过棉纺黑液提取物部分替代聚醚多元醇改善了PUF材料的热稳定性能和成炭性能,当棉纺黑液提取物替代率为30%(质量分数)时,聚氨酯泡沫的表观密度为0.0439g/cm^(3),热导率为0.03088W/(m·K),起始分解温度为214℃,700℃下残炭率可达45%,水平燃烧炭化长度为0.5mm,12h降解率为27.9%,聚氨酯泡沫各项性能均有一定提升。

柔性保温管用聚氨酯硬泡组合料研究

选择适宜的长链聚醚多元醇,通过一步法制备了全水发泡柔性聚氨酯硬泡,应用于预制直埋保温复合塑料管。柔性聚氨酯硬泡的泡沫力学性能和导热系数均可满足GB/T 29047—2021《高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件》的要求。

协效阻燃木质素磺酸钠基聚氨酯泡沫材料的制备及性能

通过在聚氨酯泡沫发泡过程中加入木质素磺酸钠,同时利用次磷酸铝(AHP)和膨胀石墨(EG)作为协效阻燃剂,通过“一步法”制备出具有阻燃性能的木质素磺酸钠基聚氨酯泡沫材料(PUF).首先借助极限氧指数(LOI)测定仪对制备出的协效阻燃型PUF材料的阻燃性能进行表征。通过利用热重分析(TGA)、锥形量热测试(CONE)两种仪器对阻燃PUF材料的热稳定性和燃烧行为进行探究分析。利用场发射扫描电子显微镜(SEM),对材料燃烧后的残炭的微观照片进行分析。分析结果表明:当SLS的加入比例为原料总质量的4%(质量分数),AHP与EG的协效比为1∶4,两种协效阻燃剂的共同加入比例为30%(质量分数)时,生物质基阻燃PUF材料的LOI值增加到31.6%,协效阻燃剂的加入改善了PUF材料的热稳定性和成炭性能,从而使得材料的阻燃性大幅度增强。

CFA8125在聚氨酯自结皮泡沫中的应用研究

采用新型聚氨酯化学发泡剂CFA8125制备了聚氨酯自结皮泡沫,并与水发泡自结皮泡沫进行了对比研究,讨论了发泡剂对泡沫密度、皮层厚度、物理机械性能、阻燃性能、环保性能及工艺性能的影响。结果表明,CFA8125可按照水重量的4倍完全替代水应用于聚氨酯自结皮泡沫中,CFA8125发泡剂制得的泡沫皮层与水发泡相当,泡沫的拉伸强度、撕裂强度、伸长率都比水发泡有所提高,CFA8125可以明显提高泡沫的氧指数;加入CFA8125后,泡沫的TVOC稍有升高,甲醛含量有一定程度的下降。

邻甲苯二胺聚醚对硬质聚氨酯泡沫发泡工艺及性能的影响

邻甲苯二胺(OTDA)聚醚是一种特种硬泡聚醚。该聚醚具有自催化活性,可以少用或不用催化剂,减少了VOC排放,符合绿色环保要求;探讨了OTDA聚醚对全水自催化硬质聚氨酯泡沫的工艺和性能影响。实验结果表明,OTDA聚醚对全水硬质聚氨酯泡沫的自催化能力随其用量的增加明显加快,泡沫密度逐渐降低;随着OTDA聚醚用量增加,泡沫的抗压强度增大,阻燃性略微增加,尺寸稳定性增大;同时,闭孔率逐渐升高,导热系数逐渐降低。

水发泡聚氨酯泡沫塑料的热分解

比较研究了水、氟利昂、HCFC141b 发泡聚氨酯泡沫塑料的热分解过程。采用两种方法建立动力学方程并求解了各动力学参数,根据结果分析了脲段含量对聚氨酯泡沫塑料的热分解表观活化能的影响。

可膨胀石墨阻燃水发泡聚氨酯泡沫塑料的制备

采用四溴醇合成了适合水发泡的阻燃聚醚多元醇,并通过可膨胀石墨与其它阻燃剂的复配使用,制得了可膨胀石墨阻燃的水发泡聚氨酯泡沫塑料。讨论了溴代醇种类、发泡剂种类及用量、可膨胀石墨粒径及用量和复合阻燃剂配比等因素对泡沫阻燃性能的影响。结果表明,该阻燃聚醚多元醇与含有可膨胀石墨的复合阻燃剂复配使用,制得的可膨胀石墨阻燃水发泡聚氨酯泡沫塑料氧指数可达33%,压缩强度为280KPa,达到了国家标准GB/T8624-1997中B1级氧指数的要求,并且阻燃剂用量少,阻燃效果稳定。

聚氨酯软质泡沫的制备及其泡孔结构和吸油性能的研究

采用全水发泡工艺,通过对配方的调节,研制了一种具有一定耐压强度和较好吸油性能的聚氨酯软质泡沫塑料。研究了催化剂配比及用量、泡沫稳定剂用量、粗MDI指数对聚氨酯软质泡沫吸油性能的影响。采用聚醚(N-220),当催化剂辛酸亚锡的质量份为0.20、催化剂A33的质量份为0.55、泡沫稳定剂有机硅油的质量份为1.0、粗MDI指数0.85左右、发泡剂去离子水的质量份为4～8时,所制备的聚氨酯泡沫泡孔结构和吸油效果较好。

水用量对全水发泡聚氨酯泡沫形态和力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)并结合物理力学性能测试,对高水用量(3phr^11phr)所制备的全水发泡低密度聚氨酯泡沫的形态和力学性能进行表征,结果表明,水用量逐渐从3phr增加到11phr,发泡聚氨酯物料的乳白时间、凝胶时间和不粘手时间逐渐延长,泡沫中的取代脲结构含量和氢键化程度逐渐增加,泡沫密度和力学性能逐渐降低,泡孔平均孔径呈先增大、后减小的趋势,然而泡沫的比强度和氨基甲酸酯含量变化不大。

水加入量对全水聚氨酯泡沫塑料性质的影响

分析了以水为发泡剂的全水聚氨酯发泡成型工艺过程中水的加入量对泡沫塑料性质的影响。研究了异氰酸酯指数为105,聚醚多元醇官能度为4,羟值为480mgKOH/g时,发泡剂水加入量与泡沫塑料开孔率、力学性能、泡沫稳定性等性质的关系。结果表明,聚氨酯泡沫塑料随着水的加入量从1g增加到10g,泡沫体拉伸强度降低了30%,压缩强度降低了29%;泡孔直径由50μm～100μm增加到300μm～400μm;玻璃化转变温度由102℃上升到112℃。

含磷阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能和力学性能的影响

比较了4种不同液体含磷阻燃剂——甲基膦酸二甲酯(DMMP)、磷酸三(β-氯异丙基)酯(TCPP)、二甲基膦酸丙酯(DMPP)以及1种新型阻燃剂膦酸二甲酯1201(DM-1201)对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)的阻燃效果和抑烟效果的影响。同时考察了这4种阻燃剂对RPUF一些物理性能的影响,包括吸水率、导热系数、压缩强度。研究表明,DM-1201的阻燃、抑烟效果最好,添加DM-1201的试样其氧指数(LOI)从纯RPUF的19.5%提高到了25.7%,单位质量的烟密度等级(SDRpm)也较纯RPUF降低了12.3%;在改善材料的压缩强度方面也最有效,垂直于泡孔生长方向上的压缩强度较纯的RPUF提高64.1%;而且添加DM-1201对RPUF的导热系数影响最小。热失重分析表明,DM-1201在提高RPUF的残炭量方面也比另外3种阻燃剂好。

全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料的研制

研制了低粘度的聚醚PE60 0系列和具有良好流动性的全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料组合聚醚。对制备中影响发泡性能的有关因素进行了探讨。依此制备的硬质聚氨酯泡沫塑料具有良好的尺寸稳定性、优异的粘接性能和较低的导热系数 ,已达到或超过汽车、建筑行业对全氟泡沫的要求 。

基于环三磷腈/磷酸酯反应型磷-氮阻燃剂的合成、热降解及应用

以六氯环三磷腈(HCCP)、对羟基苯甲醛及亚磷酸二乙酯等为原料,成功合成了一种反应型磷-氮膨胀阻燃剂六(4-磷酸二乙酯羟甲基苯氧基)环三磷腈(HPHPCP),HPHPCP结构经傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)证实。热失重(TG/DTG)表明HPHPCP具有较高的热稳定性及良好的成炭性,氮气氛下的起始分解温度为162.7℃,800℃时残炭量大于40%(质量分数);利用HPHPCP的羟基结构,应用于硬质聚氨酯泡沫塑料中,可以显著提高聚氨酯硬泡的阻燃性能,添加30%的HPHPCP就可以使聚氨酯氧指数达到27%。

全水发泡聚氨酯泡沫塑料的研究

采用拉伸、冲击、扫描电镜等实验方法研究了聚氨酯泡沫体的结构和性能。着重阐述了全水发泡中的主要因素如水的用量、复合催化剂的比例以及异氰酸酯指数对泡沫体性能的影响。

无卤型阻燃全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能研究

采用实验所得的最佳全水发泡工艺,制备了ODP值为零的硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF),其压缩强度满足GB10800-89《建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫材料》的要求。在此工艺下,以季戊四醇螺环磷酸(SP-DPA)为阻燃剂制备了无卤阻燃RPUF,讨论了SPDPA含量对RPUF性能的影响。SEM和耐水溶性测试表明SPDPA与RPUF基体有良好的相容性。当SPDPA的添加质量份数为30份时,RPUF的氧指数达到26.0,能达到UL-94 V-0阻燃级别。TGA测试表明阻燃RPUF有良好的成炭能力,SEM证明了燃烧后的RPUF表面能形成非常致密的炭层。SPDPA的加入对RPUF的力学性能影响较小,当SPDPA添加质量份数为30份时,其压缩强度仍能满足GB10800-89的要求。

聚氨酯/环氧树脂互穿网络半硬泡沫的热稳定性

制备了聚氨酯/环氧树脂互穿网络半硬泡沫,通过热重分析（TGA）研究了其热分解,计算了各分解阶段的热分解反应动力学参数。结果表明,氮气中,互穿聚合物网络（IPN）泡沫根据环氧树脂含量不同其分解过程有2-3个失重阶段,随着环氧含量增加,第一阶段的失重率减小,第二阶段的失重率增大。IPN泡沫在第一、二两阶段总的热失重率低于纯聚氨酯泡沫及纯环氧树脂。环氧树脂含量为30%（质量分数,下同）时泡沫的热稳定性最好。预测IPN半硬泡沫在100℃氮气中失重5%时的热老化寿命可达2.4E7年,表明IPN泡沫具有很好的热稳定性。

全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料的制备与性能

采用多元醇、异氰酸酯、催化剂、发泡剂和阻燃剂等为原料制备了全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫(PURF),讨论了聚醚多元醇种类、催化剂、发泡剂、异氰酸酯指数以及阻燃剂对PURF性能的影响。结果表明,聚酯多元醇能够改善泡孔结构,但降低压缩强度和尺寸稳定性;不同催化剂复配,可以控制发泡工艺;水发泡剂与泡沫的密度、泡孔结构、力学性能有关;异氰酸酯指数在1.1～1.2时,泡沫的压缩强度、尺寸稳定性等较好;三(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)可赋予PURF一定的阻燃性,但对泡体结构、压缩强度和尺寸稳定性有影响。

无卤阻燃全水发泡聚氨酯硬质泡沫的结构与性能研究

采用可膨胀石墨(EG)与聚磷酸铵(APP)、氢氧化铝(ATH)组成无卤复配体系阻燃全水发泡聚氨酯硬质泡沫(RPUF),并研究了其结构与性能。结果表明,27%(质量分数)的EG能使RPUF的LOI达到37%,但会破坏RPUF的结构完整性,使其压缩强度比纯RPUF降低27.5%;EG/APP/ATH复配体系具有良好阻燃协同效应,能很好地平衡阻燃RPUF的阻燃和力学性能,当其组份比为6/2/2、含量为27%(质量分数)时,阻燃RPUF的LOI达到39%,该复配阻燃剂对RPUF的结构影响小,阻燃RPUF的压缩强度为326kPa,仅略低于纯RPUF。

聚醚复配对全水发泡聚氨酯泡沫形态和物理力学性能的影响

为探究聚醚多元醇配比聚氨酯泡沫形态以及物理力学性能的影响,采用SEM并结合常规物理力学性能测试,对不同聚醚配比下制备的全水发泡聚氨酯泡沫进行了表征,结果表明:随着聚醚Ⅰ用量从70增加到85 phr,发泡聚氨酯物料的凝胶时间和不粘手时间逐渐变短,泡沫平均孔径由348.21μm减小到323.79μm,Gibss三角区域的尺寸由23.16μm增大到29.8μm;泡沫的压缩强度由279.5 kPa增加到474.4 kPa,高低温尺寸变化率也逐渐降低。聚醚多元醇作为全水发泡聚氨酯泡沫的主要原料,参与大分子链的形成并影响发泡体系的活性,其不同官能度的聚醚用量不仅影响泡沫的形成过程,同时也会影响聚氨酯泡沫的基体结构,进而影响泡沫形态和物理力学性能。利用通用硬泡聚醚与低粘度聚醚复配的方法可以制备性能良好的全水发泡聚氨酯泡沫。